(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遮光画素を有し、撮影レンズを通過した光束から得られた像信号を複数の画素に蓄積するエリアセンサーと、
前記エリアセンサーを第１のブロックとして構成する第１パターンおよび前記第１のブロックよりも多い第２のブロックとして構成する第２パターンから一つのパターンを選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された前記第１パターンの画素信号のうち最も大きい信号と前記遮光画素から得られた遮光画素信号とを用いて第１の信号を検出する第１検出手段と、
前記選択手段により選択された前記第２パターンの各ブロックにおいて画素信号のうち最も大きい信号と最も小さい信号とを用いて第２の信号を検出する第２検出手段と、
前記第１の信号に基づいて前記第１のブロックの蓄積時間の制御を、前記第２の信号に基づいて前記第２のブロックの蓄積時間の制御を行う蓄積制御手段と、
前記蓄積時間に基づいて得られた前記第１パターンの画素信号を被写体認識用信号として記憶し、前記蓄積時間に基づいて得られた前記第２パターンの画素信号を焦点検出用信号として記憶する記憶手段と、
前記被写体認識用信号に基づいて被写体の位置を認識し、該被写体の位置に相当する前記第２パターンの一つのブロックにおける焦点検出用信号に基づいてデフォーカス量を算出する算出手段と、
を有することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
前記被写体認識用信号は、前記遮光画素信号を基準として生成されることを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
【請求項３】
前記焦点検出用信号は、前記第２パターンを構成する前記第２のブロックにおいて最も小さい信号を基準として生成されることを特徴とする請求項１または２に記載の焦点検出装置。
【請求項４】
前記第１パターンを選択して得られた前記画素信号を第１増幅率で増幅して前記被写体認識用信号を生成し、前記第２パターンを選択して得られた前記画素信号を第１増幅率とは異なる第２増幅率で増幅して前記焦点検出用信号を生成する増幅手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
【請求項５】
撮影レンズを通過した光束から得られた像信号を遮光画素を有するエリアセンサーの複数の画素に蓄積するステップと、
前記エリアセンサーを第１のブロックとして構成する第１パターンおよび前記第１のブロックよりも多い第２のブロックとして構成する第２パターンから一つのパターンを選択するステップと、
選択された前記第１パターンの画素信号のうち最も大きい信号と前記遮光画素から得られた遮光画素信号とを用いて第１の信号を検出するステップと、
選択された前記第２パターンの各ブロックにおいて画素信号のうち最も大きい信号と最も小さい信号とを用いて第２の信号を検出するステップと、
前記第１の信号に基づいて前記第１のブロックの蓄積時間の制御を、前記第２の信号に基づいて前記第２のブロックの蓄積時間の制御を行うステップと、
前記蓄積時間に基づいて得られた前記第１パターンの前記画素信号を被写体認識用信号として記憶し、前記蓄積時間に基づいて得られた前記第２パターンの画素信号を焦点検出用信号として記憶するステップと、
前記被写体認識用信号に基づいて被写体の位置を認識し、該被写体の位置に相当する前記第２パターンの一つのブロックにおける焦点検出用信号に基づいてデフォーカス量を算出するステップと、を有することを特徴とする焦点検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ等の焦点検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、位相差検出方式を用いたカメラの自動焦点検出装置が知られている。位相差検出方式は、撮影レンズの異なる射出瞳領域を通過した被写体からの光束を一対のＡＦセンサー上に結像させ、光電変換して得られた一対の被写体像の相対位置を演算することで（以下、位相差演算という）、撮影レンズのデフォーカス量を検出する。
【０００３】
また、ＡＦセンサー以外の多分割の受光センサーを用いた被写体追尾自動焦点検出装置がある。被写体追尾自動焦点検出装置は、撮影画像中の追尾対象画像を参照画像として記憶し、繰り返し撮像される画像と参照画像から被写体位置を検出する被写体認識機能を備え、この被写体位置について焦点検出を行う。
【０００４】
特許文献１では、移動物体を自動的に追尾して焦点検出または焦点調節を行う装置が開示されている。特許文献１の装置は、測距素子とは別の第２撮像素子からの画像を用いて移動している被写体位置を追尾し、検出した被写体位置に対応する測距素子からの信号を用いて焦点調整を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−０１０６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の焦点検出装置は第２撮像素子を必要とし、コストアップとなる。また、測光用センサーと被写体認識用センサーとを兼用したとしても、被写体認識機能を実現するには、測光用センサーを多分割画素で構成する必要がある。このため、従来の測光センサーと比較して大幅なコストアップとなる。
【０００７】
そこで本発明は、低コストで被写体認識機能および追尾機能を備えた焦点検出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面としての焦点検出装置は、遮光画素を有し、撮影レンズを通過した光束から得られた像信号を複数の画素に蓄積するエリアセンサーと、前記エリアセンサーを第１のブロックとして構成する第１パターンおよび前記第１のブロックよりも多い第２のブロックとして構成する第２パターンから一つのパターンを選択する選択手段と、前記選択手段により選択された前記第１パターンの画素信号のうち最も大きい信号と前記遮光画素から得られた遮光画素信号とを用いて第１の信号を検出する第１検出手段と、前記選択手段により選択された前記第２パターンの各ブロックにおいて画素信号のうち最も大きい信号と最も小さい信号とを用いて第２の信号を検出する第２検出手段と、
前記第１の信号に基づいて前記第１のブロックの蓄積時間の制御を、前記第２の信号に基づいて前記第２のブロックの蓄積時間の制御を行う蓄積制御手段と、前記蓄積時間に基づいて得られた前記第１パターンの画素信号を被写体認識用信号として記憶し、前記蓄積時間に基づいて得られた前記第２パターンの画素信号を焦点検出用信号として記憶する記憶手段と、前記被写体認識用信号に基づいて被写体の位置を認識し、該被写体の位置に相当する前記第２パターンの一つのブロックにおける焦点検出用信号に基づいてデフォーカス量を算出する算出手段と、を有する。
【０００９】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、低コストで被写体認識機能および追尾機能を備えた焦点検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施例におけるＡＦセンサーの構成図である。
【図２】本実施例におけるカメラの構成図である。
【図３】本実施例におけるカメラの光学構成図である。
【図４】本実施例における焦点検出の際の光学構成図である。
【図５】本実施例のＡＦセンサーにおけるエリアセンサーの配置図である。
【図６】本実施例における焦点検出用視野と被写体認識用視野の配置図である。
【図７】本実施例における焦点検出動作のフロー図である。
【図８】本実施例における蓄積動作のサブルーチンフロー図である。
【図９】本実施例におけるＰ−Ｂ信号処理の説明図である。
【図１０】本実施例における焦点検出動作の画像の一例である。
【図１１】本実施例における焦点検出用信号の出力処理の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１３】
まず、本実施例におけるカメラについて説明する。図２は、本実施例におけるカメラの構成を示すブロック図である。カメラ用マイクロコンピュータ（以下、「ＣＰＵ」という。）１００には、カメラに設けられた各種のスイッチ群２１４からの信号を検知するための信号入力回路２０４が接続されている。またＣＰＵ１００には、撮像センサー２０６、測光センサー２０７（ＡＥセンサー）、シャッタマグネット２１８ａ、２１８ｂを制御するためのシャッタ制御回路２０８、および、ＡＦセンサー１０１が接続されている。更にＣＰＵ１００は、レンズ通信回路２０５を介して撮影レンズ（不図示）との間で信号２１５の伝送がなされ、焦点位置や絞りの制御を行う。カメラの動作は、スイッチ群２１４の設定により決定される。
【００１４】
ＡＦセンサー１０１は、画素を二次元に並べて構成されたエリアセンサーを有する。ＣＰＵ１００は、エリアセンサーで得られた被写体のコントラスト分布に基づいてデフォーカス量を検出し、撮影レンズの焦点位置を制御する。また、ＡＦセンサー１０１は、被写体認識のための画像を撮像する機能も有する。
【００１５】
ＣＰＵ１００は、測光センサー２０７により検出された被写体の輝度に基づいて、撮影レンズの絞り値やシャッタスピードを決定する。またＣＰＵ１００は、レンズ通信回路２０５を介して絞り値制御を行い、また、シャッタ制御回路２０８を介してシャッタマグネット２１８ａ、２１８ｂの通電時間を制御してシャッタスピード制御を行う。更にＣＰＵ１００は、撮像センサー２０６を制御して撮影動作を行う。ＣＰＵ１００には、ＡＦセンサー１０１からの画像に基づいて被写体の認識および追尾動作を行うための被写体認識回路２０９が内蔵されている。またＣＰＵ１００には、カメラ動作を制御するためのプログラムを格納したＲＯＭ、変数を記憶するためのＲＡＭ、諸パラメータを記憶するためのＥＥＰＲＯＭ（電気的消去、書き込み可能メモリ）などの記憶回路２１０が内蔵されている。
【００１６】
次に、本実施例におけるカメラの光学構成について説明する。図３は、カメラの光学構成図である。撮影レンズ３００を介して入射した被写体からの光束の大部分はクイックリターンミラー３０５で上方に反射され、ファインダスクリーン３０３上に結像する。カメラのユーザーは、この像をペンタプリズム３０１および接眼レンズ３０２を介して観察する。
【００１７】
撮影光束の一部はクイックリターンミラー３０５を透過し、後方のサブミラー３０６で下方へ曲げられ、視野マスク３０７、フィールドレンズ３１１、絞り３０８、および、二次結像レンズ３０９を経て、ＡＦセンサー１０１上に結像する。ＣＰＵ１００は、この像を光電変換して得られる像信号を処理することで、撮影レンズ３００の焦点状態を検出することができる。撮影に際しては、クイックリターンミラー３０５が跳ね上がり、撮影光束の全てが撮像センサー２０６上に結像され、被写体像の露光が行われる。
【００１８】
本実施例における焦点検出方式としては周知の位相差検出方式が用いられ、画面内の異なる複数の領域の焦点状態を検出することが可能である。図４は、焦点検出の際の光学系の詳細な構成図である。撮影レンズ３００を通過した被写体からの光束は、サブミラー３０６で反射され、撮像面と共役な面にある視野マスク３０７の近傍に一旦結像する。図４は、サブミラー３０６で反射されて折り返された光路を展開して示している。視野マスク３０７は、画面内の焦点検出領域（測距点）以外の余分な光を遮光するために用いられる部材である。
【００１９】
フィールドレンズ３１１は、絞り３０８の各開口部を撮影レンズ３００の射出瞳付近に結像する作用を有する。絞り３０８の後方には、１対の２つのレンズから構成された二次結像レンズ３０９が配置されており、それぞれのレンズは絞り３０８の各開口部に対応している。視野マスク３０７、フィールドレンズ３１１、絞り３０８、および、二次結像レンズ３０９を通過した各光束は、ＡＦセンサー１０１上のエリアセンサーに結像する。ＡＦセンサー１０１は、撮影画面内の異なる被写体からの光束も結像可能に構成されている。
【００２０】
ここで、撮影画面内におけるＡＦセンサー１０１上のエリアセンサーの視野について、図５および図６を参照しながら説明する。図５は、ＡＦセンサー１０１におけるエリアセンサーの配置図である。エリアセンサー１０２ａ、１０２ｂは、複数の画素を二次元に並べて構成されており、撮影レンズ３００を通過した光束から得られた像信号を複数の画素に蓄積する。エリアセンサー１０２ａ、１０２ｂは、二次結像レンズ３０９により光学的に対の関係になっている。図６は、ファインダ視野とＡＦセンサー視野（被写体認識用視野、焦点検出用視野）の位置関係を示す図である。図６（ａ）は、エリアセンサー１０２ａ、１０２ｂにおける被写体認識用視野５０２であり、ファインダ視野５０１の略全域からの光を受光している。一方、図６（ｂ）は、エリアセンサー１０２ａ、１０２ｂにおける焦点検出用視野５０３であり、視野全体の大きさは同じであるが、エリアセンサー１０２ａ、１０２ｂを所定の大きさのブロックで５×５に分割し、２５ブロックの視野を形成している。このように、焦点検出用視野５０３は、２５点の測距点に対応して設けられている。以下の説明では、図６（ａ）を第１パターン、図６（ｂ）を第２パターンという。
【００２１】
次に、図１のブロック図を参照して、ＡＦセンサー１０１の詳細な回路構成について説明する。エリアセンサー１０２ａ、１０２ｂは、被写体像を受光するための開口画素と、遮光されたＯＢ画素（遮光画素）で構成されている。二次結像レンズ３０９により結像した被写体像は、エリアセンサー１０２ａ、１０２ｂで光電変換され、電圧に変換された信号がエリアセンサー１０２ａ、１０２ｂに蓄積される。
【００２２】
ブロック選択回路１０３（選択手段）は、エリアセンサー１０２ａ、１０２ｂを所定のパターン（分割パターン）でブロックを分割する。分割パターンは、図６（ａ）および図６（ｂ）を参照して説明した２つの分割パターン（第１パターン、第２パターン）である。すなわち、ブロック選択回路１０３は、エリアセンサー１０２ａ、１０２ｂを単一のブロックとして構成する第１パターンおよび複数のブロックとして構成する第２パターンから一つのパターンを選択する。ブロック選択回路１０３は、各ブロックに対応した画素群の蓄積信号を後述のＰ−Ｂ信号検出回路１０４、Ｐ−ＯＢ信号検出回路１０５、第１フレームメモリ１０８ａ、１０８ｂ、および、第２フレームメモリ１０９ａ、１０９ｂへ送信する機能を有する。
【００２３】
Ｐ−Ｂ信号検出回路１０４は、第２パターン（ＢＬＫ１〜ＢＬＫ２５）の各ブロック内の画素信号を処理してＰ−Ｂ信号を検出する。ここで、図９を参照してＰ−Ｂ信号の検出方法について詳述する。図９は、エリアセンサー１０２ａのブロック（ＢＬＫ１〜ＢＬＫ３）の画素群に注目し、各ブロックの画素信号を処理した像信号を示す図である。各ブロックには、複数の画素が二次元に並べられている。なお、エリアセンサー１０２ｂの構成もエリアセンサー１０２ａと同様である。図９において縦方向を列、横方向を行と定義すると、Ｐ−Ｂ信号検出回路１０４は、同列に含まれる画素信号を加算した射像信号を演算する。そしてＰ−Ｂ信号検出回路１０４は、各ブロック内の射像信号のうち最も大きい信号（ピーク信号）と最も小さい信号（ボトム信号）の差分信号（Ｐ−Ｂ信号）を検出する。
【００２４】
図１において、Ｐ−ＯＢ信号検出回路１０５は、第１パターン、すなわちエリアセンサー１０２ａ、１０２ｂの全画素信号のうち最も大きい信号（ピーク信号）とＯＢ画素信号（遮光画素信号）の差分信号（Ｐ−ＯＢ信号）を検出する。蓄積停止判定回路１０６は、Ｐ−Ｂ信号またはＰ−ＯＢ信号に基づいて蓄積停止タイミングを判定する。
【００２５】
増幅回路１０７（増幅手段）は、エリアセンサー１０２ｂの画素信号を第１フレームメモリ１０８ｂ、第２フレームメモリ１０９ｂに記憶する際に、画素信号を増幅するための回路である。増幅回路１０７は、増幅率として×１と×４の２つの増幅率（第１増幅率、第２増幅率）の間で切り替え可能に構成されている。例えば増幅回路１０７は、第１パターンを選択して得られた画素信号を第１増幅率で増幅して被写体認識用信号を生成し、第２パターンを選択して得られた画素信号を第１増幅率とは異なる第２増幅率で増幅して焦点検出用信号を生成する。なお、第１増幅率及び第２増幅率としては×１と×４に限定されるものではなく、他の増幅率であってもよい。
【００２６】
第１フレームメモリ１０８ａ、１０８ｂ（記憶手段）は、被写体認識用信号を記憶する回路であり、第１パターンを選択して得られた画面全体の信号（画素信号）を一括して被写体認識用信号として記憶する。また第１フレームメモリ１０８ａ、１０８ｂは、Ｐ−ＯＢ信号検出回路１０５で検出したＯＢ画素信号についても画素信号と同時に記憶する。第２フレームメモリ１０９ａ、１０９ｂ（記憶手段）は、焦点検出用信号を記憶する回路であり、２５点の測距点に対応した第２パターンを選択して得られたブロック（ＢＬＫ１〜ＢＬＫ２５）毎の信号（画素信号）を焦点検出用信号として記憶する。また第２フレームメモリ１０９ａ、１０９ｂは、Ｐ−Ｂ信号検出回路１０４で検出したブロック毎のボトム信号についても画素信号と同時に記憶する。
【００２７】
ＣＰＵ１００の制御により第１シフトレジスタ１１０を駆動することで、第１フレームメモリ１０８ａ、１０８ｂに記憶されている被写体認識用信号が順番に選択され、ＯＢ基準出力回路１１１へ送られる。ＯＢ基準出力回路１１１は、第１フレームメモリ１０８ａ、１０８ｂに記憶された画素信号を、第１フレームメモリ１０８ａ、１０８ｂに記憶されたＯＢ信号基準にクランプし、信号増幅の処理を行って出力する。ＯＢ基準出力回路１１１から出力される画素信号は、ＣＰＵ１００におけるＡＤ変換器（不図示）によりＡＤ変換される。
【００２８】
ＣＰＵ１００により第２シフトレジスタ１１２を駆動することで、第２フレームメモリ１０９ａ、１０９ｂに記憶されている焦点検出用信号が順番に選択され、ボトム基準出力回路１１３へ送られる。ボトム基準出力回路１１３は、第２フレームメモリ１０９ａ、１０９ｂに記憶された画素信号を、第２フレームメモリ１０９ａ、１０９ｂに記憶されたボトム信号基準にクランプし、信号増幅の処理を行って出力する。ボトム基準出力回路１１３から出力される画素信号は、ＣＰＵ１００におけるＡＤ変換器（不図示）によりＡＤ変換される。
【００２９】
以上のように構成された焦点検出装置（カメラ）による焦点検出動作について、図７のフローチャートを参照しながら詳細に説明する。まず、ステップＳ１０１において、ＣＰＵ１００からの制御命令を受信したＡＦセンサー１０１により、信号蓄積サブルーチンが実行される。すなわちＣＰＵ１００は、スイッチ群２１４の操作により焦点検出の開始信号を受信すると、ＡＦセンサー１０１を制御して信号蓄積動作を行う。
【００３０】
図８は、ＡＦセンサー１０１による信号蓄積サブルーチンのフロー図である。信号蓄積サブルーチン（ステップＳ１０１）では、まずステップＳ２０１において、ＡＦセンサー１０１内の制御回路によって、エリアセンサー１０２ａ、１０２ｂの信号蓄積を開始する。次にステップＳ２０２において、ブロック選択回路１０３による分割パターンを第２パターンに設定する。
【００３１】
ステップＳ２０３では、ステップＳ２０２で選択した第２パターン（２５分割）の各ブロックの蓄積停止判定が行われる。ブロック選択回路１０３は、各ブロック（ＢＬＫ１〜ＢＬＫ２５）の信号をＰ−Ｂ信号検出回路１０４へ送信し、Ｐ−Ｂ信号検出回路１０４によりＰ−Ｂ信号が検出される。各ブロックのＰ−Ｂ信号は、蓄積停止判定回路１０６で停止レベルと比較され、Ｐ−Ｂ信号が停止レベル以上である場合には、ステップＳ２０４へ進む。一方、Ｐ−Ｂ信号が停止レベルに達していない場合には、蓄積信号が不十分であると判定し、ステップＳ２０６へ進む。ステップＳ２０４では、増幅回路１０７の増幅率（第２増幅率）を×１に設定する。
【００３２】
ステップＳ２０５では、ステップＳ２０３で蓄積停止判定されたブロックの画素信号を、第２フレームメモリ１０９ａ、１０９ｂに記憶する。同時に、Ｐ−Ｂ信号検出回路１０４により検出されたボトム信号を第２フレームメモリ１０９ａ、１０９ｂに記憶する。第２フレームメモリ１０９ａ、１０９ｂには、焦点検出用に２５分割されたブロック毎に十分なＰ−Ｂ信号量を有する画素信号が記憶される。したがって、ブロック間の信号は不連続な信号となる。
【００３３】
ステップＳ２０６では、ブロック選択回路１０３による分割パターンを第１パターンに設定する。ステップＳ２０７では、ステップＳ２０６で選択した第１パターン（分割なし）で蓄積停止判定を行う。ブロック選択回路１０３は、エリアセンサー１０２ａ、１０２ｂの全画素の信号をＰ−ＯＢ信号検出回路１０５へ送り、Ｐ−ＯＢ信号検出回路１０５によりＰ−ＯＢ信号が検出される。Ｐ−ＯＢ信号は、蓄積停止判定回路１０６で停止レベルと比較され、Ｐ−ＯＢ信号が停止レベル以上である場合には、ステップＳ２０８へ進む。一方、Ｐ−ＯＢ信号が停止レベルに達していない場合には、蓄積信号が不十分であると判定され、ステップＳ２１０へ進む。ステップＳ２０８では、増幅回路１０７の増幅率（第１増幅率）を×４に設定する。
【００３４】
ステップＳ２０９では、ステップＳ２０７で蓄積停止判定された全画素信号を、第１フレームメモリ１０８ａ、１０８ｂに記憶する。同時に、Ｐ−ＯＢ信号検出回路１０５により検出されたＯＢ信号を第１フレームメモリ１０８ａ、１０８ｂに記憶する。第１フレームメモリ１０８ａには、被写体認識用としてエリアセンサー１０２ａの全画素信号が同時に記憶される。このため、画素信号は連続信号となる。第１フレームメモリ１０８ｂには、被写体認識用としてエリアセンサー１０２ｂの全画素信号を×４増幅処理し、同時に記憶される。この画素信号は×４に増幅処理されているため暗い被写体の認識処理に適している。
【００３５】
ステップＳ２１０では、第１パターンおよび第２パターンの全てのブロックについて第１および第２フレームメモリへの記憶動作が行われたか否かの判定が行われる。いずれかのブロックの画素信号の記憶動作が終了していない場合には、ステップＳ２０２へ戻り、記憶動作が終了していないブロックについて蓄積および蓄積停止判定動作を繰り返し行う。一方、全てのブロックの記憶動作が終了した場合は、図７のメインフローに戻る。
【００３６】
図７において、ステップＳ１０２では、ＣＰＵ１００により、被写体認識用信号として第１フレームメモリ１０８ａ、１０８ｂに記憶されている画素信号の読出しを行う。ＣＰＵ１００の指令により第１シフトレジスタ１１０を駆動することで、第１フレームメモリ１０８ａ、１０８ｂの画素信号が１画素毎に順番に選択され、ＯＢ基準出力回路１１１へ送られる。また、第１フレームメモリ１０８ａ、１０８ｂに記憶されたＯＢ信号基準にクランプされ信号増幅処理が行われた画素信号をＣＰＵ１００内のＡＤ変換器（不図示）によりＡＤ変換する。このように被写体認識用信号は、遮光画素から得られた信号を基準として生成される。
【００３７】
ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２にて得られた画素信号（被写体認識用信号）に基づいて、ＣＰＵ１００内の被写体認識回路２０９による被写体認識処理が行われる。被写体認識回路２０９は、ステップＳ１０２にて得られた画素信号に基づいて画像を生成し、予め記憶されている被写体の参照画像と比較することで被写体の位置を検出する。また、検出した被写体位置から測距点が決定される。ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で検出された被写体の位置に対応した画像信号を、新たな被写体の参照画像として更新し記憶する。
【００３８】
ステップＳ１０５では、ＣＰＵ１００により、焦点検出用信号として第２フレームメモリ１０９ａ、１０９ｂに記憶されている画素信号の読出しを行う。ステップＳ１０３で決定された測距点のブロックから画素信号を読み出すため、第２シフトレジスタ１１２を駆動する。このとき、第２フレームメモリ１０９ａ、１０９ｂの１画素毎の画素信号が順次選択され、ボトム基準出力回路１１３へ送られる。また、第２フレームメモリ１０９ａ、１０９ｂに記憶されたボトム信号基準にクランプされ信号増幅処理した画素信号をＣＰＵ１００内のＡＤ変換器（不図示）でＡＤ変換する。このように、焦点検出用信号は、第２パターンを構成する複数のブロックにおいて最も小さい信号を基準として生成される。
【００３９】
次にステップＳ１０６において、ＣＰＵ１００は、ステップＳ１０５にてＡＤ変換した画素信号に基づいて相関演算を行い、デフォーカス量を算出する。このようにＣＰＵ１００は、被写体認識用信号に基づいて被写体の位置を認識し、被写体の位置に相当する第２パターンの一つのブロックにおける焦点検出用信号に基づいてデフォーカス量を算出する算出手段である。またステップＳ１０７において、ＣＰＵ１００は、ステップＳ１０６にて算出したデフォーカス量に基づいて、レンズ通信回路２０５を介して撮影レンズ３００のフォーカスレンズの駆動制御を行う。
【００４０】
ステップＳ１０８では、焦点検出動作を継続するか否かの判定を行う。ＣＰＵ１００は、スイッチ群２１４の操作により焦点検出の継続信号を受信した場合にはステップＳ１０１へ戻り、被写体認識動作および焦点検出動作を繰り返す。一方、ＣＰＵ１００は、スイッチ群２１４の操作により焦点検出の終了信号を受信した場合には、一連の焦点検出動作を終了する。
【００４１】
次に、図７の焦点検出動作のフローについて、図１０および図１１を参照しながら実際の画素信号の一例を用いて説明する。図１０（ａ）〜（ｃ）は、ステップＳ１０１〜Ｓ１０８の一連の動作を行って、第１フレームメモリ１０８ａから読み出された画素信号から生成した画像である。第１フレームメモリ１０８ａから得られた画素信号は、ブロック分割されておらず、かつ、ＯＢ画素信号を基準とした信号である。このため、図１０（ａ）〜（ｃ）に示される画像は、互いに輝度分布の相関性が高い画像である。
【００４２】
まず、１回目の信号蓄積動作で第１フレームメモリ１０８ａから画素信号を読み出す（ステップＳ１０１、Ｓ１０２）。ＣＰＵ１００は、読み出された画素信号から図１０（ａ）の画像を生成し、予め記憶されている参照画像と比較することで、被写体の位置を決定する。本実施例では、ＢＬＫ９付近に被写体が存在することを検出し、ＢＬＫ９付近の画像を新たな参照画像として記憶する（ステップＳ１０３、Ｓ１０４）。
【００４３】
次に、第２フレームメモリ１０９ａからＢＬＫ９の信号を読み出し、読み出された信号に基づいてフォーカス動作を行う（ステップＳ１０５〜Ｓ１０７）。図１１は、第２フレームメモリ１０９ａにおけるＢＬＫ９からの画素信号である。第２フレームメモリ１０９ａから読み出された画素信号は、ブロック内のＰ−Ｂ信号が停止レベル以上になるように蓄積制御される。焦点検出する際の相関演算において、ＤＣ成分は不要な信号である。一方、コントラスト成分であるＰ−Ｂ信号は、相関演算の精度を左右する。このため本実施例では、焦点検出用信号はボトム基準でクランプして増幅処理することでＤＣ成分をカットし、Ｐ−Ｂ信号を増幅している。
【００４４】
次に、２回目の蓄積動作で第１フレームメモリ１０８ａから画素信号を読み出す（ステップＳ１０１〜Ｓ１０２）。読み出された信号から図１０（ｂ）の画像を生成し、予め記憶されている参照画像と比較することで、ＢＬＫ１２付近に被写体が存在することを検出する。そして、ＢＬＫ１２付近の画像を新たな参照画像として記憶する（ステップＳ１０３〜Ｓ１０４）。また、第２フレームメモリ１０９ａからＢＬＫ１２の信号を読み出し、読み出した信号に基づきフォーカス動作を行う（ステップＳ１０５〜Ｓ１０７）。
【００４５】
さらに３回目の蓄積動作で、第１フレームメモリ１０８ａから画素信号を読み出す（ステップＳ１０１〜Ｓ１０２）。読み出された信号から図１０（ｃ）の画像を生成し、予め記憶されている参照画像と比較することで、ＢＬＫ１９付近に被写体が存在することを検出する。そして、ＢＬＫ１９付近の画像を新たな参照画像として記憶する（ステップＳ１０３〜Ｓ１０４）。また、第２フレームメモリ１０９ａからＢＬＫ１９の信号を読み出し、読み出された信号に基づきフォーカス動作を行う（ステップＳ１０５〜Ｓ１０７）。
【００４６】
本実施例では、第１フレームメモリ１０８ａに記憶されている信号から画像を生成しているが、参照画像が暗いと判断された場合は、増幅処理された信号が記憶されている第１フレームメモリ１０８ｂからの信号により画像を生成しても良い。また、第１フレームメモリ１０８ａ、１０８ｂに記憶されている信号を合成して画像を生成しても良い。
【００４７】
以上のように、ＡＦセンサー１０１に焦点検出用画素信号と被写体認識用信号を蓄積可能に構成することで、被写体認識用のセンサーを別途設けなくても、移動する被写体位置を追尾し、検出した被写体位置に対応した焦点調整を行うことができる。また、焦点検出用信号は、エリアセンサー１０２ａ、１０２ｂをブロック分割して、ブロック毎に蓄積制御し、さらにボトム信号基準でＰ−Ｂ信号を増幅処理することで、精度よく焦点検出することができる。さらに、被写体認識用信号は、エリアセンサー１０２ａ、１０２ｂ全体で一括して蓄積制御し、ＯＢ画素信号基準で出力することで、連続して得られた画像は輝度分布の相関性が高く、精度良く被写体認識することができる。さらに、複数のフレームメモリを備えることで、一度の信号蓄積動作で焦点検出用信号と被写体認識用信号の両方が得られ、焦点検出に係わる時間を短縮することができる。
【００４８】
本実施例では、スチルカメラについて説明したが、本技術の焦点検出装置および測光装置はスチルカメラだけでなく、動画撮影を行うカムコーダ（ムービーカメラ）、各種検査カメラ、監視カメラ、内視鏡カメラ、ロボット用カメラ等にも適用可能である。また、撮像センサーに焦点検出機能を備えた装置に適用してもよい。本実施例は、カメラの焦点検出装置を提供するものであり、特にスチルカメラやムービーカメラに有用である。
【００４９】
本実施例によれば、被写体認識機能と焦点検出機能を１つのＡＦセンサーで兼用することで、低コストで被写体追尾機能を持った焦点検出装置を提供できる。さらに、ＡＦセンサーに被写体認識用信号の蓄積制御モードおよび出力モードと、焦点検出用信号の蓄積制御モードおよび出力モードを備えることで、被写体認識精度と焦点検出精度を共に向上することができる。
【００５０】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である
【符号の説明】
【００５１】
１００：ＣＰＵ
１０１：ＡＦセンサー
１０２ａ、１０２ｂ：エリアセンサー
１０３：ブロック選択回路
１０８ａ、１０８ｂ：第１フレームメモリ
１０９ａ、１０９ｂ：第２フレームメモリ
【図３】
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【図７】
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【図８】
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【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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